מחזור הפחמן הוא המחזור ביוכוכימיה עוברים על ידי מולקולות הפחמן הקיימות על כדור הארץ. לאורך כל מחזורו, פחמן עובר דרך האוקיאנוסים, האדמה, האטמוספירה והיצורים החיים.
פחמן הוא יסוד בסיס של כל המולקולות האורגניות והוא זמין בכמות גדולה יותר בסביבה בצורה של פחמן דו חמצני (CO2), הנקרא גם פחמן דו חמצני.
במחזור הפחמן משחרר פחמן דו חמצני לאטמוספירה, נספג על ידי יצורים חיים ומוחזר על ידי צמחים. תנועה זו מבטיחה את איזון כמות הפחמן הדרושה לחיים.
אולם נכון לעכשיו, בני אדם מעבירים את האיזון הזה, במיוחד עם שריפת דלקים מאובנים. בעירה זו משחררת לאטמוספירה כמות פחמן שצמחים אינם יכולים לספוג.
עודף הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה מעצים את אפקט החממה, הגורם להתחממות כדור הארץ.
איך קורה מחזור הפחמן?
מחזור הפחמן הוא מעבר של מולקולות פחמן דרך מבנים שונים הקיימים על פני כדור הארץ. מולקולות אלה עוברות דרך האוקיאנוסים, על פני האדמה, הצמחים, האורגניזמים החיים והאווירה.
נתחיל לדמיין את המחזור הזה על ידי חשיבה על הפחמן הדו-חמצני שיש באטמוספירה. פחמן דו חמצני זה ייספג על ידי צמחים בעזרת אנרגיה מהשמש בתהליך שנקרא פוטוסינתזה.
אורגניזמים שעושים פוטוסינתזה מכונים אוטוטרופים. הם משתמשים בפחמן ליצירת מולקולות גלוקוז, שישמשו אנרגיה לצמיחת הצמחים.
אורגניזמים אוטוטרופיים נקראים מפיקים במחזור הפחמן. לאחר קיבוע הפחמן בגופך, המפיקים מבצעים את נשימה תאית.
בנשימה תאית מולקולות הגלוקוז מתפרקות ופחמן דו חמצני משתחרר לטבע.
אפשרות נוספת היא שאורגניזמים (מפיקים) אלה מתים. במקרה זה, יהיה גם שחרור של פחמן דו חמצני, כעת בתהליך הִתפָּרְקוּת.
יש עדיין אפשרות שלישית לאורגניזמים אלה, שהיא לשמש מזון עבור יצורים חיים אחרים בשרשרת המזון.
המפיקים יכולים לשמש מזון לצרכנים ראשוניים (בעלי חיים הניזונים מצמחים) או לצרכנים משניים (בעלי חיים הניזונים מצמחים ובעלי חיים אחרים).
צרכנים ראשוניים ומשניים יספגו פחמן מיצרנים וישחררו אותו בצורת פחמן דו חמצני בזמן נשימתם או בפירוקם, כאשר הם מתים.
פירוק הוא הפיכת חומר אורגני לחומר אורגני. בתהליך זה, פחמן מוחזר לקרקע.
יש גם דרך נוספת לשחרר פחמן דו חמצני לאטמוספירה, שעשויה להיות טבעית או לא: א שְׂרֵפָה. כאשר נשרפים תרכובות אורגניות, הם בדרך כלל משחררים פחמן דו חמצני.
זה המקרה לשריפת דלקים מאובנים כמו פחם ונפט. שריפת יתר של דלקים זו היא זו שגורמת לחוסר איזון בטמפרטורה של כדור הארץ.
ייצוג גרפי של מחזור הפחמן.
להבין יותר אודות פוטוסינתזה ו פחמן דו חמצני.
פעולות אנושיות וחוסר האיזון במעגל הפחמן
מרבית האנרגיה שאנו מייצרים מגיעה ממנה דלקים מאובנים, כגון נפט ופחם. דלקים מאובנים הם תוצאה של פירוק אורגניזמים חיים לאורך אלפי שנים.
הם הצטברו בתוך פני כדור הארץ ויש להם ריכוז גבוה של פחמן.
האדם מקדח את פני השטח כדי להסיר דלקים אלה ולייצר אנרגיה. אנרגיה מופקת משריפת תרכובת זו, תהליך המשחרר פחמן דו חמצני לאטמוספירה.
ה כמות הפחמן בכדור הארץ קבועה, פירוש הדבר שאין עלייה בכמות האלמנט הזה בטבע.
עם זאת, על ידי לקיחת נפט ופחם מהאדמה ושריפתם, מרבית מולקולות הפחמן שאוחסנו על פני השטח משוחררות כעת לאטמוספירה.
מכיוון שלא מדובר בתהליך טבעי, פחמן באטמוספירה עולה על הכמות שיכולה להיספג על ידי צמחים ואצות, וכתוצאה מכך ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני באטמוספרה.
לדעת יותר על דלק מאובנים ו פחם מינרלי.
פחמן דו חמצני ואפקט החממה
פחמן דו חמצני הוא אחד מגזי החממה, תופעה טבעית ומהותית לתחזוקת החיים על פני כדור הארץ. אבל כשיש CO2 יתר על כן, אפקט החממה מועצם וטמפרטורת כדור הארץ עולה, מה שאנחנו מכנים התחממות גלובלית.
כאן כדאי לזכור כי ישנן שלוש דרכים לשחרר פחמן דו חמצני לאטמוספירה ורק דרך ספיגה או מיחזור בלבד. שחרור הפחמן הדו חמצני מתרחש באמצעות:
- נשימה תאית;
- פירוק של אורגניזמים חיים;
- שְׂרֵפָה.
ספיגת הגז הזה נעשית רק על ידי צמחים ואצות בתהליך הפוטוסינתזה. המשמעות היא שלצמחים תפקיד חשוב מאוד באיזון כמות הפחמן ויש גורם מחמיר נוסף.
בעשורים האחרונים, בנוסף לצמיחה של פליטת הפחמן לאטמוספרה, הוא גדל בקצב מדאיג. רישום של יערות ברחבי העולם.
לפיכך, בנוסף לכמות מוגזמת של פחמן, יש לנו פחות אורגניזמים פוטוסינתטיים ולכן פחות יכולת לספוג יסוד זה.
פחמן דו חמצני, יחד עם גזי חממה אחרים, כמו גז מתאן ותחמוצת החנקן, גורמים לעליית הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ, אשר עשויה להיות לה השלכות הבאות:
- התכה של כיפות קרח קוטביות;
- היעלמות ערי חוף;
- פחות מים בכדור הארץ;
- חוסר איזון במערכות אקולוגיות;
- פחות אספקת משאבי טבע.
בהתחשב בתרחיש זה, חיוני שמדינות יבקשו מקורות אנרגיה נקיים, כמו אנרגיה סולארית, רוח ואנרגיה הידרואלקטרית.
חשוב גם שהגופנים האלה יהיו מתחדשת. אלפי שנים לקחו לייצור דלקים מאובנים ואינם מחודשים באותה מהירות השימוש. כלומר זהו א מקור אנרגיה מתיש.
להבין יותר אודות אפקט החממה וההתחממות הגלובלית, אנרגיה מתחדשת ו רישום.